构造挤压对砂岩储层垂向分布差异的控制
杨宪彰1,2，毛亚昆1，钟大康1,3，李勇2，能源2，孙海涛2，刘云龙1（1.中国石油大学地球科学学院，北京102249；2.中国石油塔里木油田分公司勘探开发研究院，新疆库尔勒841000；3.中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室，北京102249）
基金项目：国家科技重大专项（编号：2011ZX05003-004）；国家重点基础研究发展计划（“973”）项目（编号：2011CB201104;2011CB201106）；国家自然科学基金项目（编号：41302108）联合资助.
摘要利用测井、岩心、薄片及孔渗数据，对库车前陆冲断带白垩系巴什基奇克组砂岩储层特征进行垂向对比分析发现，由上到下，储层物性显著变差。通过分析构造应力与成岩作用及储层物性之间的关系表明，构造挤压作用下，地层褶皱变形，由上到下，从局部张应力过渡为压扭应力，应力值逐渐增大；上部发育张裂缝，裂缝数量多、开度大，下部发育剪裂缝，裂缝数量少、开度小；受构造应力与裂缝影响，由上到下，储层压实增强，压实减孔量相差2%~3%，溶蚀变弱，溶蚀增孔量相差1%~2%，从而造成储层物性垂向分异。因此，储层垂向差异分布受构造挤压显著控制。认识构造挤压对储层垂向分布的控制，对深入理解成岩控制因素及预测挤压型盆地有利储层发育层段均具有重要意义。
中图分类号:TE122.2文献标志码:A文章编号:1672-1926(2016)04-0591-09
Tectonic compression controls the vertical property variation of sandstone reservoir：An example of Cretaceous Bashijiqike Formation in Kuqa foreland thrust belt,Tarim Basin
引言
构造挤压造成的压实效应及对碎屑岩储层性质的影响引起了众多学者的重视，构造挤压产生构造压实造成储层孔隙损失和(或)裂缝发育，其对储层的改造效应受到构造应力大小、构造变形方式及构造样式、构造作用时间等因素的控制[1-5]。不同构造部位在不同构造挤压强度下，储层变化较大，同等条件下，构造挤压越强，构造压实减孔量越大，物性越差[6-8]。褶皱枢纽区的砂岩比翼部砂岩出现更多更广泛的颗粒压裂[3]，或者背斜核部与两翼部位的储层压实分异明显[9]，或者背斜一翼比背斜另一翼压实强，物性差[10]。库车前陆冲断带位于南天山山前，受新生代晚期强烈构造挤压作用的影响，地层褶皱变形，广泛发育背斜、断背斜等收缩构造。构造挤压对白垩系储层具有显著控制作用，在构造挤压下，储层发生构造压实，孔隙缩小，岩石破裂等[8-11-13]。前人针对构造挤压下白垩系储层孔隙演化过程及储层平面变化规律做过一定研究，但构造挤压对储层垂向分布的影响还缺乏讨论。实际上，研究区白垩系储层上覆古近系巨厚膏盐岩滑脱层，导致其本身属于独立的褶皱变形体系。在褶皱变形过程中，巴什基奇克组上部地层位于中和面之上，表现为局部张应力特征，测井解释的最大主应力值较低，下部地层则表现了压扭性特征，测井解释的最大主应力值较高。这种差异可能对储层垂向分布产生重要影响。本文根据岩心薄片、岩心实测物性及密度数据、测井响应等研究垂向上储层性质变化及压实、溶蚀差异，通过讨论构造挤压与储层成岩变化、孔隙发育之间的关系，在尽可能排除其他因素影响的情况下，论证构造挤压对储层垂向差异发育的控制作用及控制程度。
1 地质概况
图1 研究区位置与库车前陆盆地构造单元Fig.1 Location and structural units of Kuqa foreland basin
2 样品选取与分析方法
图2 研究区典型井测井响应、裂缝及孔隙发育特征Fig.2 The characteristics of log response,fracture and pore from the typical well in the study area
3 储层垂向分布差异
3.1 孔隙发育差异
根据大量铸体薄片观察，同一背斜或同一口井孔隙在垂向上的发育出现了明显差异。张性带孔隙最为发育，孔隙以残余粒间孔、粒间溶孔、溶蚀扩大孔为主，面孔率一般为2%~7%，孔径最大，为20~120μm[图4(a)—图4(c)]。过渡带孔隙发育中等，以残余粒间孔、粒间溶孔、微孔隙为主，面孔率较低，一般小于2%，孔径变小，微孔隙增多[图4(d)—图4(f)]。压扭带孔隙发育最差，主要为一些微孔隙，孔径小于10μm，面孔率小于1%，多数小于0.5%，甚至观察不到孔隙[图4(g)—图4(i)]。考虑砂岩厚度或砂泥比变化的影响，相似砂岩厚度或砂泥比的样品，同样具有上述变化规律，孔隙发育由上至下总体变差，面孔率降低，平均孔径变小，指示孔隙发育差异受成岩改造较大。
3.2 物性差异
3.3 密度差异
图4 研究区巴什基奇克组砂岩储层孔隙发育特征Fig.4 Pore characteristic of Bashijiqike sandstone reservoir in the study area
图5 研究区巴什基奇克组砂岩孔隙度与渗透率关系Fig.5 The relationship on porosity and permeability of Bashijiqike sandstone in the study area
3.4 裂缝发育差异
图6 研究区巴什基奇克组砂岩密度与深度关系Fig.6 The relationship on density and depth of Bashijiqike sandstone in the study area
4 储层垂向上的成岩差异
4.1 垂向上压实差异
4.2 垂向上溶蚀差异
图7 研究区巴什基奇克组裂缝发育特征Fig.7 The fracture characteristic of Bashijiqike Formation in the study area(a)克深8井，6 735.39m，张性带，张裂缝，紫色铸体薄片(-)；(b)克深8004井，6 996～6 997m，张性带，张裂缝，岩心与成像测井；(c)克深206井，6 712.84m，过渡带，剪切缝，紫色铸体薄片(-)；(d)克深801井，7 228.6m，压扭带，剪切缝，紫色铸体薄片(-)
图8 研究区巴什基奇克组砂岩压实和胶结对孔隙度损失评价Fig.8 Comparison of porosity reduction of Bashijiqike Formation between compaction and cementation
5 构造挤压与储层垂向发育的关系
图9 研究区巴什基奇克组砂岩镜下面孔率与孔隙度关系Fig.9 The relationship on microscopic facial porosity rate and porosity of Bashijiqike sandstone in the study area
6 结论
(1)库车前陆冲断带克深区带巴什基奇克组由上至下应力值逐渐增高，上部为局部张应力，向下为压扭应力，裂缝分析表明上部裂缝多，张裂缝发育，下部裂缝少，发育剪裂缝。(2)同一构造地层上部孔隙较为发育，物性好，向下物性变差，垂向上孔隙度差值可以达3%~5%。物性及裂缝垂向差异和地层应力值变化对应关系较好，指示储层垂向差异与应力变化有关。(3)构造挤压与成岩作用的关系分析表明构造挤压控制地层垂向上压实和溶蚀差异。构造挤压作用下，地层褶皱变形，同一背斜中和面上下存在明显的应力差异，巴什基奇克组砂岩上部地层处于中和面之上，张应力对构造压实具有补偿效应，压实弱，同时张裂缝相对发育，裂缝数量多,张开度大，对溶蚀有利，储层孔隙发育好，反之，处于中和面之下的巴什基奇克组储层孔隙发育则较差。